试述数字化地形测量中GPS技术的应用

刘春光

北京市怀柔区规划局测绘所北京101500

摘要：关于地形的相关准则及测量在城市的建设和整体布局中占有重要的比重。随着计算机技术的普及，数字化地形测量得到了巨大的发展。GPS技术即全球定位技术，其应用于数字化地形测量大大提高了地形测量的准确性和便捷性。本文从理论和实际出发，分析了数字化地形测量的基本原则、GPS技术的特点，针对传统测量在数字化地形测量中存在的主要问题，介绍了GPS技术在数字化地形测量中的应用及其测量优势。

关键词：数字化；地形测量；GPS；技术

前言

地形在相关的测量上就是对其所规划的范围内的对固定的的建筑物和其地质地貌等的有关特点，根据一定的比例将其完整的绘制在图纸上。随着计算机技术的发展，数字化地形测量可以借助于计算机完成控制测量、计算机辅助计算、碎部数据采集和成果成图输出。碎部数据采集是采集地物、地貌等地形要素的特征点数据，这些特征点的位置和高程直接影响最终成图的质量。数字化的地形测量通常选用的是GPS静态网作为其基本控制，导线网与动态的GPS当成加密的控制方式，支导点则是补充测站点，而用全站仪与动态的GPS的碎部数据进行采集，进一步帮助计算机软件完成制图作业以及方案。针对GPS这一技术存在的原理和数字化的地形测量，在测量体系与应用上做出了相关分析，与此同时，将GPS这一技术与常规地形测量的核心技术工作进行系统化的比较，立足现实，进一步完善数字化的地形测量技术。

1数字化地形测量的基本原则

现代科技带给我们很多惊喜，越来越发达的技术让我们作业更加方便，尤其是数字化，我们在运用其作业时应遵循的顺序：第一，数字化测量利用先进的测量仪器，选择灵活的定位方法，完成地形数据的采集，相比于完全人工测量具有更大的便捷性，也提供了一些不可测地域的地形测量方法。但是完全依靠自动化测量有时会造成结果的失真，因此在数字化测量中要求测量人员具有高度的责任心，能够实地测量的地点必须进行实地考察与测量，并且要采用高精度的钢尺，尽量不使用皮尺；第二，数字化测量中应该以河流、山脉、峡谷、道路等自然界线来划分测图单元。这样以来，一方面，为地形的测量提供了便捷；另一方面、避免了测图单元之间的接边问题。根据业内的共识，应该先测同一类的地物或地貌，但也可以根据实际地形情况进行调整，以方便实地测量和观测站工作人员的记录；第三，除了测量特征点的位置和高程数据外，应该多测量一些数据点，以使计算机建立的数学模型更加精确，绘制的地图能更加详细和准确的反应地貌。另外，由于数字测图的大多数数据点是在计算机上完成的，因此要认真检查每个数据点是否正确。同时，针对一些关键的数据点，要有一定的核实办法。

2常规测量方法的局限性

经常用到的方法存在的问题主要有：（1）测量范围有限。由于经常用的方法通常是依靠人力进行实地测量和计算，或者采用普通机械进行测量，测量过程中不仅消耗了大量的人力、物力，并且测量范围有限，对于一些人力难以抵达的地方无法测量。（2）由于对不同测图单元采用不同的测量系统，对于重要的控制点或交接点难以统一，导致不同的控制点混杂在一起。这就引发了不同测量系统之间的兼容问题，要是采用了不兼容的控制点或交接点，将会影响测量质量。（3）国家大地点破坏严重，影响测量作业。由于国家基础控制点确定的时间较早，这些基础控制点可能在城市建设或经济建设的过程中遭到了破坏，在这些地区进行测量作业，会因为难以确定基础控制点而使测量的准确性得不到有效保障。（4）由于地面障碍物或者自然地理环境如密林、灌木等影响地面通视的障碍的存在，采用常规的测量方法难以确定并测量该地形的控制点。GPS观测任务和相关事项应该引起足够的注意。当可以确认电源电缆以及天线等各个连接没有任何错误以后，才能够打开电源，进行接收机的启动作业。而当开机后，对于接收机和相关指示以及仪表数据在显示上指明正常的时候，才可以进行自测试与输入相关测站和天线高、时段等信息。当接收机开启记录以后，用户也应该注意查看其有关的观测卫星数量、相位测量残差、存储介质记录、卫星号、实时定位的结果与变化等相关情况。在观测的过程之中，不能关闭以及重新启动相关联的接收机，不能改变卫星高度角方面的现实限制，不能改变天线高。而在气象资料方面，通常都是在观测的时期开始到结束都需要进行具体记录，而当观测的时候比较长的时候，应该适当的去增加记录。在观测站进行全部预定作业的时候，这些项目在检查与确认上都完成的时候，而且它的每项记录也都是准确无误，再进行接收机的关闭作业，结束整体观测。

3GPS技术在数字化地形测量中的应用及优越性

GPS是目前来讲最大的定位系统，我们生活中每天都会有他的影子的出现，对我们影响越来越重要，全球定位技术是利用卫星技术实现全方位实时三维导航与定位的新一代卫星通信技术，GPS技术作为重要的控制测量技术已用于生活中的各个方面。GPS技术的优点是：（1）数学模型简单，能同时确定某一地点的三维坐标；（2）可用于全天候实时观测，非常便捷，信息传递速度快；（3）在长距离上仍能获得高精度的定位结果。因此，将GPS全球定位技术应用于数字化地形测量中，能实时全天候非常便捷地获得地形的三维信息。一般来说，数字化地形测量中通常将静态GPS网用作基本控制，动态GPS网用作加密控制，同时加上一些补充测站点，完成动态碎部数据采集，再通过计算机软件进行辅助计算，完成全部数据点信息，最后出图。将GPS全球定位技术应用于数字化地形测量中，可以避免常规测量方法存在的一些问题，并且带来更大的测量优势。GPS全球定位技术应用于数字化地形测量中带来的测量优势有：（1）GPS技术利用卫星技术实现全方位实时三维导航与定位，从空中俯测，测量的范围非常大，并且可以按需布设控制网，简化加密级别，省去联测过渡点；（2）测量精度高，随着GPS技术的日趋成熟，如今国内的测量精度可达10－6mm级别，而国外的测量精度可达10－7mm级别，通过GPS技术建立的控制网，其测量准确度是常规测量方法难以睥睨的；（3）GPS技术采用由上到下俯测，因此不需要各个联测点之间形成通视，为地形测量提供了巨大的便捷；（4）观测自动化程度高。利用GPS技术进行数字化地形测量过程中，外部作业可以用电钮操作，内部作业主要利用计算机进行数据处理和计算，作业效率高；（5）利用GPS技术进行数字化地形测量的结果可以用三维坐标的形式记录，与常规测量采用的二位平面坐标相比，三维坐标定位更加科学与精准；（6）GPS网络布置完成后，可实行全天候24小时的实时观测和数据记录，不受天气条件的影响。

结语

总而言之，将GPS技术广泛地用于测量方面，为我们的作业提供了更为方便准确的服务，也为测量工作带来了巨大便捷，大大提高了测量工作的工作效率。笔者相信，未来随着GPS技术的不断完善和改进，以及随着GPS技术与地形测量工作的不断融合，数字化地形测量工作将会取得突破性的发展。GPS全球定位技术作为卫星技术、微电子技术、计算机技术和天文观测技术等尖端技术的综合产物，其高度自动化的特点和其所达到的测量精度，使其在测量领域的应用具有较大的潜力。地形测量是测量一定范围内的地面建筑物或其它地物、地面形貌的特点，并且按照一定的比例尺，按照地图图例的规定，将其绘制在图纸上。

参考文献：

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[2]李军，王卓．论GPS技术在数字化地形测量中的应用［J］．民营科技，2010，03∶39．

[3]张兆军．在数字化地形测量中GPS技术的应用［J］．黑龙江科技信息，2010，21∶273．